天文学理论知识测试卷

天文学理论知识测试卷本试卷分选择题和解答题两部分，共23小题，考试方式为闭卷考试。考试时间为150分钟，满分200分。1578076559375第1页共8页选择题选择题部分共15小题，每小题4分，共60分。每小题中的[A]、[B]、[C]、[D]四个选项里只有一个选项符合题意。1.宇宙中最基本的天体是[A]恒星和星系[B]星云和恒星[C]星云和星际物质[D]星系和星际物质2.宇宙正在[A]减速收缩[B]减速膨胀[C]加速收缩[D]加速膨胀3.最早发明的天文望远镜是[A]折射望远镜[B]反射望远镜[C]折反射望远镜[D]反折射望远镜4.银道在以下哪两个星座之间穿过？[A]双鱼和宝瓶[B]狮子和小狮[C]大熊和小熊[D]大犬和小犬5.木星的4颗伽利略卫星中直径最大的是[A]木卫一[B]木卫二[C]木卫三[D]木卫四6.我国大部分地区在秋季的夜空中，北斗七星的斗柄指向[A]东方[B]南方[C]西方[D]北方7.银河系的直径大约为[A]1万光年[B]8万光年1578076559375第2页共8页[C]15万光年[D]30万光年8.我国的冬季星空中有一个以三颗亮星组成的大三角形，被称为“冬季大三角”，它们是天狼星、南河三和[A]参宿四[B]五车二[C]北河三[D]毕宿五9.以下有关流星雨的论断最不正确的是[A]同一个流星雨在每年差不多相同的日期都会发生[B]几乎每天都有处于活跃期中的流星雨[C]夏天和冬天出现的偶发流星数目差不多[D]一般来说在同一个地点单位时间里在黎明之前看到的偶发流星比天刚黑不久看到的要多10.下列天体中看上去最暗的是[A]土星[B]北极星[C]大角星[D]牛郎星11.在地球赤道地区的观测者肉眼看不到的天体是[A]仙女座大星系[B]大麦哲伦星云[C]小麦哲伦星云[D]室女座星系团12.秋分时，位于南纬45度某地当地时间下午3时太阳的方位是[A]东南[B]西南[C]西北[D]东北13.以下恒星与所在星座写的不对的是[A]天狼星，大犬座[B]南河三，双子座[C]参宿七，猎户座[D]轩辕十四，狮子座1578076559375第3页共8页14.从地球上看，以下哪两个天体在天球上的角距离最远？[A]开阳和摇光[B]南河三和北河三[C]牛郎星和织女星[D]心宿二和参宿四15.某望远镜口径为120毫米，物镜焦距为1500毫米，目镜焦距为60毫米，则它的放大倍数为[A]2倍[B]12.5倍[C]25倍[D]750倍1578076559375第4页共8页解答题解答题部分共8小题，满分140分。需写出必要的文字说明及演算步骤。16.（本小题14分）某人肉眼的瞳孔直径在黑暗时能放大到6毫米，他使用一台口径10厘米的天文望远镜，请问他用望远镜观测时的分辨率是肉眼的多少倍，观测到的恒星比肉眼要暗多少倍？17.（本小题14分）请阅读下面一部经典的小说中的关于星辰的描述，回答后面的问题。“天色黑下来了。穿过桦树枝的空隙可以看见银光灿烂的金星在西方闪耀着温柔的光辉；而阴沉的大角星在东方发出红色的光芒。列文望见头上的北斗星，但接着又找不着了。山鹬不再飞了，不过列文还是决定再等一会儿，等金星从桦树枝下升到树梢上空，北斗星全部出现，斗和斗柄在苍茫的天空中已经十分清楚了，可是他还在等待。”(1)上文中有天文错误，请指出并说明原因。（3分）(2)请根据原文的叙述，判断事件发生的大概地理纬度并说明原因。（7分）(3)请根据叙述，判断事件发生的大概日期和时间。（4分）18.（本小题17分）观测到一次日环食，太阳的角直径ds=32＇13＂，月亮的角直径dM=31＇49＂(1)求太阳可见环状部分的星等（忽略临边昏暗效应，即认为太阳圆面的亮度处处相同）。（7分）1578076559375第5页共8页(2)如果所有的行星仅被这样一个日环而不是一个完整的太阳所照耀，那么地球上的温度将会是多少？此时的地球将与太阳系中的什么天体类似？（10分）19.（本小题17分）太阳和月球的引力作用导致了海潮的涨落。考虑在地球赤道上的两点A和B，A点在海平面。A点和B点间的经度差为φ。如果月球在B点的天顶，请推导在A点由于月球引力所导致的海水的水平加速度。（请用φ、地球的半径R和地月距离来表示）20.（本小题17分）有一个潜在危险天体（PHO）受到地球引力的作用正在距离地球很近的轨道上运行。假设u为该天体与地球间距离的倒数，p为其线性动量值。当天体在轨道上运行时，u作为p的函数在A点和B点的值列在下面的表格中。请计算该天体的质量和总能量，并给出u作为p的函数表达式，画出该函数从A点到B点的u(p)图（以u为纵坐标，p为横坐标）。1910smkgp1810muA0.0525.15B1.94194.1721.（本小题17分）天文学家发现一颗恒星的亮度呈周期性（周期约为8天）的下降，降幅最大为1.5%，亮度下降持续约3.84小时后，又恢复正常。它的视向速度变化非常接近于正弦曲线，变化幅度约为20m/s。天文学家据此推断这颗恒星有一颗小质量伴星。1578076559375第6页共8页(1)求伴星的半径（以R为单位）。（8分）(2)天文学家已通过光谱观测得出主星的半径为R2.1，求伴星的质量（以m为半径）。（提示：可能用到的质光关系：对于L＜L的恒星，8.2mmLL；对于L＞L的恒星，4mmLL）（9分）22.（本小题22分）在中国古代的神话传说中，有后羿射日的故事——那时天上有九个太阳，由于地上过于炎热，后羿便射掉了其中的八个，只留下一个。现在我们假设这个神话故事是真的，即当时天上真的有九个太阳，且每颗太阳的一切物理、化学性质（如质量、光度等等）都与现在我们头顶上的太阳完全相同。当时的九个太阳都在距离现今的太阳很近的地方运动（你不必考虑它们之间复杂的运动关系及可能存在的物质交流，只需建立一个这样的模型：这九颗太阳紧密地分布在太阳系的中心）。那时地球的轨道为圆轨道，且那时地球上一年的长度和现在是一样的。(1)如题干所说，有九个太阳的时候，地球上真的比现在要热吗？通过计算证明你的观点是正确的。（5分）(2)如果后羿在几秒钟内就一口气射下了八颗太阳（这里的“射下一个太阳”应理解为“在一瞬间让一个太阳连同它的物理、化学性质等彻底的消失”，而且我们做出假设，如果射下若干个太阳，那么余下的太阳仍旧集中在它们先前的位置附近），那么，天上确实是只有一颗太阳了。请你通过计算以及必要的分析，简要描述一下当时后羿这样做之后、以及几千年以后地球的气候将是什么样子。（5分）1578076559375第7页共8页(3)如题干，倘若后羿当时在几秒钟内一口气射掉了若干颗太阳，讨论剩下的太阳的数量与射掉太阳之后地球上一年的长度的关系。（6分）(4)为了使地球上具有和今天相对接近的适合人类居住的温度，后羿当时可以选择射下几颗太阳？（6分）23.（本小题22分）对宇宙微波背景（CMB）的测量显示对于整个宇宙来说，微波背景的温度在很高精度上来说都是均匀的。假定从宇宙再复合时期（recombination，KTr3000，300000rt年）发出的光子直到今天（KT30，100105.1t年）才到达地球。宇宙尺度因子S是表征宇宙膨胀的值，今天（0tt）的S值记为100ttSS，而对应于宇宙其他时间t的S值记为tSSt＜0t＜1。宇宙暴涨结束（3210t秒）直到再复合时刻，这期间宇宙都是处于由辐射主导的状态；从再复合时期直到今天，宇宙则变为由物质主导的状态。当宇宙处于辐射主导时期，尺度因子S随时间t的变化关系为S正比于21t，而在物质主导时期，尺度因子S随时间t的变化关系为S正比于32t。(1)请估算再复合时刻宇宙的视界距离（horizondistances，以角度表示）。假设宇宙的温度T与尺度因子的倒数S1成正比，画出必要的图示。（8分）注：以角度表示的视界距离是指在宇宙微波背景辐射中，当再复合发生（CMB光子产生）时能够彼此通过光子联系（彼此能够看到）的两点间最大角距离。(2)假设宇宙微波背景遗迹中有两个点，今天我们测得二者间的角距离为5度，二者的角距离不随宇宙膨胀而变化，请问它们之间能否以光信1578076559375第8页共8页号联系（亦即它们是否能够彼此看到）？请用数值说明原因，并用英文Yes或No作答。（4分）(3)请估算暴涨结束时（3210t秒）宇宙的大小。（10分）